Ingenjörer spenderar mycket av sin tid på de tekniska aspekterna av problem, oavsett om de designar nästa generations smartphones eller bygger en tunnelbana.

Som de senaste nyheterna intygar har detta teknocentriska tillvägagångssätt några kritiska begränsningar, och resultatet kan i slutändan skada snarare än hjälpa samhället.

Till exempel visar artificiell intelligens algoritmer designade av mjukvaruingenjörer för att främja användarengagemang undergräva demokratin och främja hatretorik. Pulsoximetrar, nyckelverktyg för att diagnostisera covid-19, fungerar bättre på ljus hud än mörk hud. Kraftverk och motorer, som har möjliggjort mycket av de "framsteg" som setts sedan den industriella revolutionen, har underblåst klimatförändringarna.

Som ingenjörsprofessor har jag ägnat de senaste sex åren åt att försöka komma på hur jag ska utbilda nästa generations ingenjörer för att undvika dessa misstag.

Forskning visar att ett av nyckelproblemen är att ingenjörsklasser ofta fokuserar på dekontextualiserade problem, utan att ta hänsyn till det sociala sammanhanget. Vi ber eleverna att lägga alldeles för mycket tid på att lösa matematiska ekvationer och alldeles för lite tid på att tänka på de mänskliga dimensionerna av de problem de försöker lösa.

Praktiserande ingenjörer uppmanas att lösa illa ställda, röriga problem som inte har ett korrekt svar som lätt kan hittas i en lärobok. Elever behöver möjligheten att konfrontera, snarare än att undvika, denna komplexitet under dessa avgörande uppväxtår när de lär sig att tänka som ingenjörer.

Det kalla krigets inflytande som finns kvar idag

De flesta ingenjörsprogram fokuserar på standardkurser i "ingenjörsvetenskap", såsom statik, termodynamik och kretsar, som spårar deras influenser tillbaka till den tekniska kapplöpningen med det forna Sovjetunionen under det kalla kriget, som Jon Leydens och Juan Lucena förklarar i sin bok " Engineering for Justice."

Det var då - för ungefär sju decennier sedan - som ingenjörsläroplanerna började betona den vetenskapliga och matematiska grunden för ingenjörskonst, och minskade på praktiska kurser i ingenjörsdesign och humaniora. Medan de flesta ingenjörsprogram nu innehåller dessa typer av kurser, har ingenjörsklasserna i sig fortfarande en ihållande klyfta mellan det sociala och det tekniska.

Ännu mer nedslående, min kollega Erin Cechs arbete med "frigörelsens kultur" fann att ingenjörsstudenter verkade ta examen från college mer oengagerade från sociala frågor än när de började.

I en longitudinell undersökning av studenter på fyra universitet fann hon att studenters engagemang för allmän välfärd minskade avsevärt under deras ingenjörsutbildning. Studien, publicerad 2013, undersökte 326 studenter varje år under college samt 18 månader efter examen. Hon fann att elevernas "tro på vikten av yrkesmässigt och etiskt ansvar, att förstå konsekvenserna av teknik, förstå hur människor använder maskiner och sociala medvetande alla minskar."

Långt ifrån att förbättra elevernas förmåga att engagera sig i dessa kritiska frågor när de tar examen, kan det traditionella tillvägagångssättet göra saker värre. Vissa skolor har ändrat inställning de senaste åren, men många har inte gjort det.

Hur jag uppmuntrar ett "sociotekniskt" tänkesätt

Jag tror att ingenjörer måste gå bort från ett teknocentriskt tillvägagångssätt och anta ett sociotekniskt tänkesätt, som jag förklarar i min bok "Drones for Good:How to Bring Sociotechnical Thinking into the Classroom." Med detta menar jag att vi måste börja fundera på hur det sociala och tekniska alltid hänger ihop. Dessa aspekter bör inte separeras, med tekniska utmaningar som går till ingenjörerna och sociala utmaningar som går till sociologerna.

Sociotekniskt tänkande är förmågan att identifiera detta förhållande och att lösa problem med detta förhållande i åtanke.

För att validera detta förhållningssätt till utbildning har jag och mina kollegor i stor utsträckning studerat inverkan av sociotekniskt tänkande på elevers prestationer i ett brett spektrum av klasser och sammanhang, inklusive kurser i energi, drönare och design. Senast, med finansiering från National Science Foundation, utvecklade vi en ny kurs, Integrated Approach to Energy, som integrerade sociotekniskt tänkande från första dagen.

Vi börjar terminen inte med termodynamikens grundläggande lagar, utan istället med ett praktiskt samtal om hur människor faktiskt använder energi. Allt eftersom terminen fortskrider undersöker vi inte bara de tekniska krångligheterna med sol och vind, utan också hur fossila bränslen har skadat vår värld på djupet.

Vår peer-reviewed forskning om denna klass – utförd genom intervjuer och analys av elevernas arbete och beteende – har visat att med ett sociotekniskt tillvägagångssätt bibehåller eleverna en hög nivå av teknisk prestation men också utvecklar medvetenhet om de sociala konsekvenserna av ingenjörspraktik.

Försiktig optimism inför framtiden

Utbildningsområdet är notoriskt motståndskraftigt mot förändring, och ingenjörsutbildning är inget undantag. När jag skriver detta finns det dock utrymme för försiktig optimism.

Högskolestudenter är idag en del av en generation som har vänt utvecklingen efter år av minskande samhällsengagemang. Unga ledare som klimataktivisterna Greta Thunberg och Leah Thomas har börjat ställa en mäktig äldre generation till svars.

Detta transformativa tänkesätt har tagit sig in i ingenjörsklassrummet. Högskolestudenter är alltmer redo för samtal om hur ingenjörer kan främja en hållbar framtid eller engagera sig i frågor om social rättvisa.

Flera nya ingenjörsprogram, inklusive avdelningen för integrerad teknik vid University of San Diego, där jag undervisar, och teknik, design och samhälle vid Colorado School of Mines, gör sociotekniskt tänkande centralt i deras läroplan. Andra ingenjörsskolor, som Harvey Mudd, Smith och Olin, kräver att deras elever tar ett stort antal humaniora och samhällsvetenskapliga kurser och har gjort praktiskt lärande centralt i deras läroplan.

Enligt min åsikt är den breda lärdomen att det inte räcker att tro att samhället är en sak och teknik är en annan. Alla som har ett konto på sociala medier kan säga att det inte är så enkelt.